DATE: 2018/07/11(水)   CATEGORY: Nucleoマウス
Nucleo-32boardを使ったクラシックマウスの開発その2 ~回路編~

引き続き「STUmu」について書いていきます。
飽きるまでは続けると思います。

今回は回路図についての説明です。

回路図はこちら。

Nucleoマウス回路図


回路図については公開するか迷いましたが、
以下の理由から公開をすることにしました。

前回の記事でもお話ししましたが、
新入生が扱えることを前提にしています。
回路図を公開したところで、
できるのは初心者用マウスです。
誰が見てもいいでしょう。

類似性という観点が気になりましたが、
回路が同じでも機械設計とソフトが独自なら
それは別のマウスです。

また、後に説明しますがここがクソだよ要素
もある回路ですので真似されてもある程度は苦労すると思います。
気に入らない部分は自分で改良してみてください。

それでは解説していきます。
この回路図でマウスを作ってみたいと思った人は
Nucleo-32 STM32F303K8のユーザーマニュアルも一緒にご覧ください。


・CPUについて

マイコンボードは前回の記事に記したようにこちら
STM32 Nucleo Board STM32F303K8 [M-10172]

PinOut.png


ピンをギリギリまで使っています。
もっとピンが欲しい。ピンの使い方にもよりますが、
適宜ジャンパ抵抗をつけたり外したりしましょう。
今回はSB16とSB18を外しました。(P.20のTable7)

クロックは外部発振器モジュールを採用しています。
MEMS発振器モジュール 12MHZ(3.3V) [K-11748]

これにより最大の72 MHzで動作が可能になります。

内部クロックを使えばいいじゃないかと言う意見がありますが、
僕は内部クロックを信用していないので外につけます。
なお、内部クロックを採用する場合、IOポートが1つ追加で獲得できます。
ピンが足りないときの手段として覚えといてください。

なお、Nucleoボード上に発振子用のパッドが用意されていますが、
あえて使っておりません。

理由は、発振子は2ピン使いますが発振器は1ピンでいいからです。
少しでもピンを多く使いたいので外部発振器モジュールを採用しています。


・電源回路について

よくある電源回路からレギュレータを取り除いたものです。
Nucleoボードにはレギュレータが搭載されてますので、
電源から直で入れています。(定格が少しオーバーしてるのは内緒)
罪悪感からポリスイッチを入れています。
正直無くても変わらないと思います。(気持ちが大切)

ポリスイッチ 0.4A (0.8Aで遮断) 耐圧:72V RXEF040

電源から直で入れている影響か発熱が大きいので
余裕がある場合は外部でレギュレータを積んでもいいかもしれません。
詳しくはユーザーマニュアルP.17のTable4をご覧ください。

電源のLEDはバッテリーをがONかどうか判断するためにも必要でした。
→NucleoボードにもあるがUSB給電中に判断できないのであると便利


・壁センサについて

マイコンのピンが足りないので2個のLEDずつ駆動しています。
初心者は壁センサ3つでもいいと思ってますので、
IOピンが足りない場合には、壁センサを一つ減らしてもいいと思います。
壁センサは、以下の素子を使っています。

超高輝度5mm赤色LED OS5RKA5111P(10個入)
フォトトランジスタ 940nm NJL7112B

受光素子については、よく使われているST-1KL3Aではありません。
センサホルダーを作った影響もあると思いますが、
値段のわりにまともに使えて驚いています。とりあえず安い。

心配ならみんなが使っている素子を使うのが安心です。


・モーター駆動回路について

1-2相励磁で駆動します。
ステッピングモーターの仕組みや制御については、
ここでは割愛します。
1点だけ既存の点と違う部分は、
EnableピンをFETでのソフトで制御する形ではなく、
スライドスイッチでの物理的に切り替えて制御する形に変えました。
Enableを物理的に制御するとピンが1つ節約できます。
賛否両論だと思いますが、選択肢としてはありだと思い採用しました。
走る前にはしっかり、スイッチを入れましょう。

嫌ならソフト駆動でいいと思います。


・インターフェースについて

入力用としてタクトスイッチが2つ。
プルアップ処理はソフトで可能なので直付けでいいそうです。
後輩に教えてもらいました。
勉強になりました。ありがとうございます。
入力として壁センサも使えるので、入力は十分だと思います。

出力用のインターフェースとして、
LED、スピーカーとグラフィックLCDを用意しました。
LEDはNucleoボードにも載っているのですが、
遠くからだと小さくて見えにくいので増設しました。

スピーカーはPWM波形のデバッグ用に載せています。
音を大きくしたい場合は、5 Vから給電するのもいいと思います。
定格と相談してください。

主なインターフェースとしての出力機能は
グラフィックLCDに任せています。
使っているのはこちらです。

超小型グラフィックLCDピッチ変換キット [K-07007]

安価な代わりに液晶は小さいですが、
文字を表示させるには十分です。
自分が只々使ってみたかっただけなのもあります。

秋月の部品でSPI通信で制御できるLCDは珍しいです。
SPI通信を覚えておくと将来DCマウスを作るときに
役に立つのではないでしょうか?

このグラフィックLCDについては
時間をかけて記事を書きたいと思っています。

LCDを使ってみた


解説は以上になります。
ピンアサインが気にいらないところがありましたら
自分で設定してみてください。
Cube MXを使えばすぐにできると思います。


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